Fundamentos de Sistemas Operacionais. Gerência de Memória. Prof. Edwar Saliba Júnior Março de Unidade Gerência de Memória

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Alessandra Escobar Botelho
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1 Gerência de Memória Prof. Edwar Saliba Júnior Março de

2 Memorial... Programas em execução e dados acessados por ele devem estar na memória principal (ou pelo menos parte dele); Porém, a memória principal é pequena e cara; Processos em execução compartilham espaços diferentes de uma mesma memória principal; O gerenciamento da utilização dessa memória principal é uma das principais tarefas do S.O., sobretudo em sistemas multiprogramáveis. 2

3 Mas o que é gerenciar memória? Reduzir ao máximo a necessidade de acesso à memória secundária durante a execução de um processo; Maximizar o número de processos residentes na memória principal; Permitir a criação e execução de novos processos, mesmo que não haja mais espaço livre na memória principal (swapping: transferência temporária de processos para a memória secundária). 3

4 Mas o que é gerenciar memória? Permitir a execução de processos maiores que a memória principal (overlay e memória virtual); Garantir integridade da área ocupada por cada processo, inclusive pela execução do S.O.; Permitir o compartilhamento de dados entre processos de forma segura. 4

5 É bom saber: Ciclo tradicional de execução de uma instrução: Busca instrução na memória; Busca operandos na memória; Executa a instrução e Armazena o resultado na memória. 5

6 Tipos de Alocação Alocação de Memória Contígua Simples Particionada Estática Dinâmica Absoluta Relocável 6

7 Alocação Contígua Simples Divisão da memória em duas partes: uma para o S.O. e uma para processos do usuário; Necessidade de um registrador contendo limite de endereço da memória para proteção da área do sistema (registrador de fronteira); Sempre que o programa do usuário faz referência a um endereço de memória, ocorre a comparação com esse registrador para saber se o endereço acessado faz parte da área do usuário. 7

8 Alocação Contígua Simples Desvantagens: Somente um processo de usuário a cada momento (sistemas monoprogramáveis); Subutilização da memória principal. M e m ó r i a P r i n c i p a l O S i s t e m a p e r a c i o n a l R e g i s t r a d o r Á r e a p a r a p r o g r a m a 8

9 Alocação Contígua Simples Overlay: A definição das áreas de overlay é função do programador (terá sempre o tamanho do maior módulo); Risco: transferência excessiva de módulos entre memória principal e memória secundária; Permite ao programador expandir os limites da memória principal; Se o processo do usuário é maior que o tamanho da memória principal, ele é dividido em módulos; A área da memória compartilhada por esses módulos é chamada de área de overlay. 9

10 M e m ó r i a P r i n c i p a l Overlay 2 K b S i s t e m a O p e r a c i o n a l C a d a s t r a m e n t o 3 K b M ó d u l o p r i n c i p a l 4 K b 4 K b Á r e a d e o v e r l a y I m p r e s s ã o 1 K b Á r e a l i v r e 2 K b Á r e a n ã o u t i l i z a d a 2 K b 10

11 Alocação Particionada Diversos processos na memória principal ao mesmo tempo; Subdivide-se em: Estática e Dinâmica. 11

12 Alocação Particionada Estática Estática: Divisão da área do usuário em partes fixas; Os programas, muitas vezes, não ocupam toda a partição onde estão sendo executados (problema da fragmentação interna); Tamanho das partições definido na inicialização do sistema; Utilização da tabela de partições. 12

13 Alocação Particionada Estática Pode ser: Absoluta: Um programa só pode ser carregado em uma partição específica, ou seja, a partir de um endereço de memória especificado no próprio código; Relocável: As referências à memória são relativas: posição inicial da partição + deslocamento; Na tabela de partições é informado, também, a posição inicial de cada partição e flag indicando se a partição está em uso; Dois registradores para indicar limites permitidos para referência à memória, pelo programa em execução. 13

14 Alocação Particionada Estática M e m ó r i a P r i n c i p a l T a b e l a d e p a r t i ç õ e s S i s t e m a O p e r a c i o n a l P a r t i ç ã o T a m a n h o P a r t i ç ã o 1 2 K b 1 2 K b 2 5 K b 3 8 K b P a r t i ç ã o 2 5 K b a s a s e r e m e x e c u t a d o s : P a r t i ç ã o 3 8 K b E D C B A 3 K b 6 K b 1 K b 4 K b 2 K b 14

15 Alocação Particionada Estática Absoluta M e m ó r i a P r i n c i p a l S i s t e m a O p e r a c i o n a l C A P a r t i ç ã o 1 2 K b 1 K b 2 K b E B P a r t i ç ã o 2 5 K b 3 K b 4 K b D P a r t i ç ã o 3 8 K b 6 K b 15

16 Alocação Particionada Estática Relocável M e m ó r i a P r i n c i p a l S i s t e m a O p e r a c i o n a l a C 2 K b D E a A 5 K b 6 K b 3 K b a B 8 K b 16

17 Alocação Particionada Dinâmica Objetivo: reduzir o problema da fragmentação interna; Cada programa utiliza somente o espaço necessário; Problema: fragmentação externa (várias partições livres pequenas); Possíveis soluções: Reunir os espaços livres adjacentes; Reunir as partições ocupadas, criando uma partição livre única; Algoritmo complexo -> consumo de recursos do sistema; Recebe o nome de alocação particionada dinâmica com relocação. 17

18 Alocação Particionada Dinâmica M e m ó r i a P r i n c i p a l M e m ó r i a P r i n c i p a l S i s t e m a O p e r a c i o n a l S i s t e m a O p e r a c i o n a l a B 4 K b a C 1 K b A E C B 1 5 K b a E 3 K b 2 K b 3 K b 1 K b 4 K b a A 2 K b 5 K b 18

19 Alocação Particionada Dinâmica: 1ª Solução M e m ó r i a P r i n c i p a l M e m ó r i a P r i n c i p a l S i s t e m a O p e r a c i o n a l S i s t e m a O p e r a c i o n a l 4 K b a C 8 K b 3 K b a A a A 5 K b 5 K b 19

20 Alocação Particionada Dinâmica: 2ª Solução M e m ó r i a P r i n c i p a l M e m ó r i a P r i n c i p a l S i s t e m a O p e r a c i o n a l S i s t e m a O p e r a c i o n a l 4 K b a C a A a C 3 K b R e l o c a ç ã o a A 1 2 K b 5 K b 20

21 Selecionando uma partição para o programa Esta seleção baseia-se em uma lista de áreas livres: Best-fit: é escolhida a partição livre que resultar em menor espaço sem utilização; Desvantagem: surgimento de pequenas áreas não contíguas; Worst-fit: é escolhida a partição que resultar em maior espaço livre; First-fit: é escolhida a primeira partição livre com tamanho suficiente; Estratégia mais simples (menor consumo de recursos). 21

22 Exemplo 22

23 Swapping Técnica utilizada para execução de processos quando não existir partição livre com tamanho suficiente; Retira temporariamente da memória principal processos que não estão sendo executados (em espera ou pronto), colocando-os em disco; Deve ser retirado da memória principal o processo com menor chance de ser executado (menor prioridade); É necessário que o loader faça a relocação a cada swap in; Problema: elevado custo das operações de I/O; A técnica de swapping é utilizada no gerenciamento da memória virtual. 23

24 Bibliografia MACHADO, F. B.; MAIA, L. P. Arquitetura de Sistemas Operacionais, 3ª Ed., Rio de Janeiro: LTC Editora, SILVA, Guilherme Baião S. Slides da disciplina de Sistemas Operacionais de Arquitetura Fechada. Faculdade INED,

25 Overlay Seção de um programa projetada para residir em um dispositivo de armazenamento designado, como um disco, e para ser carregada na memória quando necessário, em geral substituindo um ou mais overlays que já estejam na memória. O uso de overlays permite que programas grandes sejam armazenados em uma área limitada da memória, o que resulta, entretanto, em uma redução da velocidade de execução. (Fonte: acesso em: 17 abr. 2007) Na computação gráfica, posicionar uma imagem gráfica sobre outra. Na área de vídeo, posicionar uma imagem gráfica gerada em um computador sobre sinais de vídeo, ao vivo ou gravados. (Fonte: acesso em: 17 abr. 2007) 25

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